第三章 MCS51系统扩展技术.ppt

第三章 MCS-51系统扩展技术,3.1 单片机扩展的基本概念3.2 单片机存储器的扩展 3.3 单片机I/O接口扩展电路设计3.4 单片机键盘接口技术3.5 单片机LED显示器接口技术,第一节 单片机扩展的基本概念,一、单片机最小系统 使单片机能运行的最少器件构成的系统，就是最小系统。无ROM芯片：(8031)必须扩展ROM，复位、晶振电路。有ROM芯片：不必扩展ROM，只须扩展复位、晶振电路。,2、P0、P2:地址总线 AB，P0为低8位，P2为高8位。,1、P0:数据总线 DB。,3、P3:控制总线 CB。,二、单片机三总线构成,第二节 单片机存储器的扩展,P0 ALE8031 P2 PSEN WR RD EA,D0D7,A8A15,373 LE OE,A0A7,AB A0A15,DB D0D7,A15,A14,A13,Vcc,总线扩展逻辑图,138 Y7.Y1 Y0A B C G1 G2A G2B,译码法,DB D0D7,AB A0A15,A15,A14,A13,Vcc,138 Y7.Y1 Y0A B C G1 G2A G2B,CE D0D7A0A12 2764,CE1 D0D7A0A12 6264,PSEN,RD,WR,接8031,OE,存储器扩展,OE,WR,P0 ALE8031 P2 PSEN WR RD EA,D07,A8A15,373 LE OE,A07,AB A0A15,DB D0D7,D0D7 2764 CE OE,A012,D0D7 2764CE OE,A012,线选法,A15,P0.7 P0.0 ALE8031 P2 PSEN WR RD EA,373 LE OE,D0,D7,A0,A7,A8,A15,DB,AB,A Y0B Y1C 138G2BG2A G1 Y7,Vcc,A15,A14,A13,D0 D7 2764OE CEA0 A12,D0 D7,A0,A12,译码法电路图,接6264,D0 D7WR 6264OE CE1A0 A12,接8031,RD,WR,接138 Y1,DB,AB,D0 D7,A0,A12,第三节 I/O 接口技术概述一、接口电路（interface circuit）,外部设备情况复杂，导致外部设备与CPU不能同步。,1）工作速度差别大;2）信号形式多样:电压、电流等模拟量、开关量；3）外部设备与CPU距离差别大：数米、数十米；,4）数据转换：电流转电压，D/A、A/D，并行转串行，串行转并行。,接口电路的任务：1）协调速度，解决应答信号问题；,2）解决数据锁存问题，输出时外设与数据总线之间要有锁存器；,3）解决数据缓冲问题，输入时外设与数据总线之间要有缓冲器；,二、简单I/O扩展,输入：使用三态门（缓冲器）74LS24474LS245,输出：使用锁存器74LS27374LS373,1、输入扩展，使用2个74LS244输入BCD码：存放在 R4（低字节），个位、十位（244）R5（高字节），百位、千位（244）74LS244输入端接外设（键），输出端接数据总线。,工作内容：1.设计电路2.地址译码3.设计程序,E000H,E001H,E000H,DB,AB,E002H,E003H,编写程序由244 读回数据（低字节）存放在 R4 由244 读回数据（高字节）存放在 R5,MOV DPTR,#E000H;244（I）口地址送数据指针DPTRMOVX A,DPTR;地址的内容送累加器AMOV R4,A;个位、十位数据送 R4INC DPTR;数据指针加 1，指向244（II）MOVX A,DPTR;地址的内容送累加器AMOV R5,A;百位、千位数据送 R5,2、输出扩展，使用2个74LS273输出数据,DB,AB,E000H,E000H,E001H,E002H,E003H,编写程序把#35H由273（I）送出，把#45H由273（II）送出。,MOV DPTR,#E000H;273 I 口地址送数据指针DPTRMOV A,#35HMOVX DPTR,A;累加器A的内容送地址E000HINC DPTR;数据指针加 1，指向273 IIMOV A,#45HMOVX DPTR,A;累加器A的内容送地址E001H,三、8155作51系列单片机可编程I/O扩展,1、8155可编程并行接口芯片结构 按芯片功能，8155由三部分组成：,2）I/O接口：端口A，8位I/O端口PA0-7。端口B，8位I/O端口PB0-7。端口C，6位I/O端口PC0-5。命令寄存器，8位，只允许写入。状态寄存器，8位，只允许读出。,3）计数器/定时器：一个14位的二进制减法计数器/定时器。,1）随机存储器RAM：256字节,2、8155引脚及内部逻辑结构(P310),1 402 39.20 21,256BRAM,计数器,A,B,C,IO/M,AD70,CE,ALE,RD,WR,RESET,TIMER IN,TIMER OUT,PA70,PB70,PC50,PC3,PC4,PC5,PC0,PC1,PC2,Vcc,TIMER IN,RESET,TIMER OUT,IO/M,CE,RD,WR,ALE,AD0,AD1,AD2,AD3,AD4,AD5,AD6,AD7,Vss,PB0,PB1,PB2,PB3,PB4,PB5,PB6,PB7,PA7,PA6,PA5,PA4,PA3,PA2,PA1,PA0,AD0AD7：地址/数据线ALE：地址锁存信号RD:读信号WR:写信号CE:片选信号TIMER IN:计时器输入信号TIMER OUT:计数器输出信号RESET:复位信号IO/M:输入“1”为 I/O端口操作I/O、RAM操作选择 输入“0”为片内 256B RAM读写操作PA0-7,PB0-7,PC0-5:三个通用I/O端口,3、I/O口工作方式（用软件设置）,4、8155片内RAM及I/O口地址,2）I/O口地址:00H 命令/状态寄存器地址 01H 端口A地址 02H 端口B地址 03H 端口C地址 04H 计数器低 8 位地址 05H 计数器高 8 位地址以上地址均为8155芯片内部的 8 位地址,1）RAM地址：00HFFH 256 B,8155MCS-51AD 07P 0.0 0.7ALEALERESET.RSTRD.RDWR.WR,5、8155与51单片机连接,8155与51单片机的许多信号兼容，可以直接连接。,6、51单片机可编程I/O扩展（译码法）,ALE,RST,A8,B07,A07,C05,6000H7FFFH,DB,AB,AD0,AD7,1）I/O扩展电路图,接8031,8155,2）扩展后8155 RAM及I/O口地址,7、命令/状态字,1）命令字：8 位寄存器，用来定义端口及计数器的工作方式，对此寄存器只能写，不能读。格式：,00:无操作计数器工作方式:01:停止计数 10:计数完成后停止 11:开始计数,格式：,2）状态字：8 位寄存器，用低 7 位来寄存各端口及计时器的工作 状态，对此寄存器只能读，不能写。,INTRA:A口中断请求ABF:A口缓冲器满/空INTEA:A口空中断允许INTRB:B口中断请求BBF:B口缓冲器满/空INTEB:B口中断允许TIMER:计时器中断,8、8155 计数器/定时器,1）结构：14 位减法计数器，由两个 8 位寄存器组成,输出方式,计数器高 6 位,计数器低 8 位,05H,04H,0 0 单方波 0 1 连续方波 1 0 单脉冲 1 1 连续脉冲,开始计数,终止计数,2）M2M1：定义计数器输出信号方式,9、8155 命令字,计数器/定时器应用(初始化),要求对计数脉冲进行千分频，并重新置数以产生连续方波。,分频的概念：,二分频：输出频率是输入频 率的二分之一,计数脉冲：输入,连续方波：输出,500,500,计数常数:500,输入,输出,A口:输入,B口:输出,C口:输入,AB口:禁止中断,TM2TM1,命令字：,输出连续方波：M2M1 0 1；计数常数:500,计数器低 8 位,计数器高 8 位,计数初值为：41F4H,0 C 2 H,2）500,2）250 0,2）125 0,2）62 1,2）310,2）15 1,2）71,2）31,2）1 1,2）0 1,高,低,1 1 1 1 1 0 1 0 0,00 00 0001 1111 010 0,14 位,计数常数 500 转换成二进制数：“除 2 取余”,0 1 F 4 H,高,低,2）0 0,命令字：0 C 2 H,地址：6100H,计数初值为：4 1 F 4 H,地址：6104H 存放 0F4H 6105H 存放 41H,8155初始化程序：,MOVDPTR,#6100HMOVA,#0C2HMOVXDPTR,AMOVDPTR,#6104HMOVA,#0F4HMOVXDPTR,AINCDPTRMOVA,#41HMOVXDPTR,A,写入命令字,装入计数初值,第四节 单片机键盘接口技术,非编码：用软件产生键码，单片机用。键盘分为两种编码法:用硬件产生键码。,列线,行线,一、51单片机键盘结构,（在前述扩展电路中使用）,PA 0 PA 1PA 2.PA 7PC 0PC 1PC 2PC 3,+5V,5.1K4,0行,1行,2行,3行,0列,1列,2列,3列,4列,5列,6列,7列,0,1,2,3,4,5,6,7,8,16,23,24,31,结构,8155,9,A,B,C,D,E,F,键识别,键测试,有键按下否？,去抖动,行扫描,键值计算,键值送A,等待键释放,JMP ADPTR,0键处理子程序,1键处理子程序,n键处理子程序,.,N,二、对键盘的识别流程,Y,1、键测试,先把输出口每位送“0”；再读输入口 全为“1”时无键按下；不全为“1”时有键按下；,2、去抖动延时法：采用延时躲过抖动；比较法：读几次进行比较；,键按下,键稳定,前抖动,后抖动,键测试,3、键扫描,使用逐行扫描法确定被按键所在行的位置（行号）：先使一条列线为“0”，逐行进行扫描，如果此列线上无键按下，则各行线都为“1”。如果此列线上有键按下，则对应行线为“0”。通过行号与列号计算被按键的键值（位置）。,4、键值计算键值的定义原则：计算方便按图示定义键值：K=行号8 列号行：0，1，2，3 共 4 行；列：0，1，2，7 共 8 列；,键值,逐行扫描,D0 1D1 1D2 1D3 1,+5V,有键按下,悬空,键测试,A口:输出,C口:输入,键测试,D0 1D1 1D2 1D3 1,+5V,有键按下,悬空,A口:输出,C口:输入,逐行扫描,逐行扫描,D0 1D1 1D2 1D3 1,+5V,有键按下,悬空,A口:输出,C口:输入,逐行扫描,键扫描,三、键盘程序设计,A口:列输出，地址为6101H;,C口:行输入，地址为6103H,1、键识别子程序:KS1,KS1:MOV DPTR,#6101H;MOV A,#00H;各列送“0”MOVX DPTR,A;INCDPTR;INC DPTR;指向C口 MOVX A,DPTR;读C口状态CLP A；C口数据取反“1 1 1 0”“0 0 0 1”ANL A,#0FH;屏蔽高四位 0 0 0 0 1 1 1 1RET 0 0 0 0 0 0 0 1,2、键盘扫描程序,LEY1:ACALL KS1;JZRET1;A的内容为零时转移到“RET1”子程序LK0:ACALLDIR;调用延时子程序 DI R ACALLDIR;延时去抖动ACALLKS1JZRET1;A的内容为零时转移到“RET1”子程序LK2:MOVR2,#80H;列输出寄存器赋初值MOVR7,#0FFH;列号计数器赋初值MOVR6,#08H;列输出变更计数器赋初值,LK1:MOVA,R2;INCR7;RLA;MOVR2,A;MOVDPTR,#6101H;CPLA;MOVX DPTR,A;INCDPTRINCDPTR;MOVXA,DPTR;CPL AANLA,#0FH,JNZLKPDJNZ R6,LK1;AJMP RET1;LKP:CLRC;MOVR2,#00H;MOVR6,#04H;NEXT:RRC A;JCLKP1;INCR2;DJNZ R6,NEXT;AJMP RET1;,LKP1:MOV A,R2;RLARLARLAADDA,R7;PUSH ACC;LK3:ACALL DIR;ACALL KS1;JNZLK3;POPACC;RET,RET1:ACALL DIR;MOVA,#0FFH;RET,a d0 b d1c d2d d3e d4f d5g d6dp d7,第五节 单片机LED显示器接口技术,一、发光二极管显示器 LED（Light Emitting Diode）1、LED的结构：,a f g b e cd dp,GND,a b,g f,c dp,e d,5V,共阴极,共阳极,共阴极字形（字模）,dp g f e d c b a 0 0 0 0 0 1 1 0,字形码 06H 显示“1”,PA5PA4PA3PA2PA1PA0,PB0PB1PB2PB3PB4PB5PB6PB7,同,二 动态显示编程,A口:输出字位，地址为6101H;,B口:输出字形，地址为6102H。,1、显示缓冲区（内部RAM）存放待显示的数字：1，2，,D,E,F,依次显示,字形（字模）,dp g f e d c b a 0 0 0 0 0 1 1 0,字形码 06H 显示 1,二、显示程序,DIR:MOVR0,#79H;MOVR3,#01H;MOVA,R3;LD0:MOV DPTR,#6101H;MOVX DPTR,A;INCDPTR;MOVA,R0;,共阴极,a d0 b d1c d2d d3e d4f d5g d6dp d7,DIR0:ADDA,#0DH;MOVC A,APC;ACALL DL;INCR0;MOVA,R3;JBACC.5,LD1;RLAMOVR3,A;AJMP LD0;LD1:RETDB3FH,06H,5BH,DB79H,71H,